Lunes, 29 de mayo de 2017

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27sep

El uso del microscopio electrónico “TITAN” del INA contribuye al desarrollo de una nueva técnica con múltiples aplicaciones industriales


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La utilización del Microscopio Electrónico de Transmisión de última generación (FEI-TITAN), disponible en el Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) de la Universidad de Zaragoza, ha sido determinante para el desarrollo de una nueva técnica que sin duda tendrá aplicaciones e impulsará el campo de la catálisis, un proceso que permite aumentar la velocidad de las reacciones químicas, tal como se recoge en estudio publicado la revista Nature Materials, y quepodría tener múltiples aplicaciones industriales.

La nueva técnica, en la que ha participado Raúl Arenal, investigador de la Agencia Aragonesa para la Investigación y el Desarrollo (ARAID) en el INA y que se ha llevado a cabo en el grupo del profesor Avelino Corma, del Instituto de Tecnología Química, centro mixto del CSIC, y la Universitat Politècnica de València, permite generar átomos y clústeres de platino estables encapsulados en una zeolita, que a su vez se utilizan habitualmente en muchos procesos catalíticos y tienen un gran impacto en industrias como la petroquímica, la química fina o la separación de gases. La aplicación de átomos metálicos y sus agrupaciones, llamadas clústeres, resulta muy interesante para el campo de la catálisis. Sin embargo, es muy difícil generar átomos y clústeres estables en un sop! orte sólido.

“La observación directa, a nivel atómico, de estas estructuras híbridas de zeolitas con átomos y clústeres de platino se ha realizado empleando los Microscopios Electrónicos de Transmisión de última generación disponibles en la Infraestructura Científica y Técnica Singular ELECMI”, añade Raúl Arenal.

Las zeolitas son materiales cristalinos con una estructura de pequeños poros regulares que permiten la entrada de moléculas en su interior. En función de la composición química y la topología de estos poros estructurales, se pueden desarrollar distintas reacciones químicas. La estructura actúa como un tamiz, dejando pasar sólo aquellas moléculas que sean más pequeñas que los poros; por este motivo las zeolitas se utilizan habitualmente en muchos procesos catalíticos.

Los resultados de este trabajo, en el que también ha participado la European Synchrotron Radiation Facility de Francia, podrían aplicarse para generar zeolitas más eficientes, que son ampliamente utilizadas por todo tipo de industrias, como la petroquímica, la de los detergentes, o el sector de los materiales absorbentes.

Avelino Corma, profesor de investigación del CSIC que trabaja en el Instituto de Tecnología Química y que ha dirigido el trabajo, explica que “las propiedades catalíticas de los átomos y clústeres metálicos son muy apreciadas en el campo de la catálisis debido a que son diferentes de las propiedades que presentan las nanopartículas y partículas de mayor tamaño”.

Los investigadores del Instituto de Tecnología Química han conseguido obtener átomos y clústeres de platino a escala subnanométrica encapsulados en una zeolita con una alta estabilidad ante las altas temperaturas, lo que los hace idóneos para ser empleados en procesos catalíticos. “Buscábamos un método sencillo que nos permitiera incorporar átomos y clústeres metálicos en zeolitas con alta estabilidad a temperaturas en torno a los 540 ºC. Y lo que hicimos fue emplear un precursor de zeolita en dos dimensiones, llamado MWW, al que añadimos nanopartículas de platino para que, durante el proceso mediante el cual se transforma en una zeolita de tres dimensiones, llamada MCM-22, atrapara en sus cavidades átomos y clústeres de platino”, concluye Corma.

Lichen Liu, Urbano Díaz, Raul Arenal, Giovanni Agostini, Patricia Concepción y Avelino Corma. Generation of subnanometric platinum with high stability during transformation of a 2D zeolite into 3D. Nature Materials. DOI: 10.1038/nmat4757

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En la imagen, Raúl Arenal, junto al miscroscopio electrónico “TITÁN”.